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利用實驗方法驗證汽車衡重現力值F的影響效應

時間:2017-06-02 02:57:54   點擊數:

車用汽車衡計量力值,會受到空氣密度的影響和承載介質密度的影響,為驗證不同影響效應,積極利用簡便易行的實驗方法,通過親力親為地實際檢測過程,驗證汽車衡重現力值 F 正確性。并對沖擊慣性做出單頻振動考量,為安全使用汽車衡提供有效防護和理論依據,并積極掌握單頻振動變化過程的效應響應。

一、引言

液態烴裝卸場站,每年對外輸出的物流車輛已達到 1890 輛,這些作業過程,均由裝卸場站計量班組承擔。在滿負荷運轉時,平均過磅稱重車輛每天多達 146 。盡管現在不像緊張狀態下那么繁忙工作,每天平均對外輸送罐車過磅充裝總量可達到 64 。計量器具的使用頻繁高效,秤載物流不盡相同,主要是加工生產物流輸入和產成的銷售計量稱重,每一次過磅稱重都有一次沖擊荷載,對秤臺體產生沖擊振動,導致秤臺平面沖擊瞬變攝振。在過磅秤面上親力親行地運作,會不自覺地感受到上下車輛的攝動,使秤臺平面向上翅曲和向下撓曲變形。

二、探討過磅沖擊力作用下的沖擊振動形態

過磅車輛沖擊振動形態,隨過磅稱重車輛的荷載重是千差萬別的,盡管在工藝控制過程中,對上下過磅稱重的不同機組動力的車輛做出限速規定,初始的動量沖擊是有很大的差異;差異變化數值越大,其產生的附加沖擊力、剪切力也就越大,故然引起彈性的稱重臺體產生動力形變,導致秤臺面上的作業人員會感到振動。這些車輛的荷載沖擊力、剪切力是振動的根本原因。在汽液態罐車平緩上下過磅稱重時,攝振變化并不十分顯著;只有裝載大型的固體貨物過磅稱重時,會感受到的攝振有明顯增加,特別是那些大型整裝設備設施,偏心荷載、側偏荷載過大,而產生的攝振最為強烈。

在一年的過磅稱重工作過程中,最為強烈的攝振已感知過兩次,首次是在 2015  月份的裝載聚丙烯粉 (粒) 掛車過磅稱重,在過秤臺面上有顯著的砂礫、塵磧跳躍現象。再次是在 2016  月份,載有大型整裝設備設施稱重過磅其間,再次親歷過秤臺面上的砂礫、塵磧跳動的不尋常現象,已留下深刻的反響。振動現象在現實生活中,是最常見的自然現象,為探討分析不可預知的振動,結合結構力學、分析力學、彈性力學理論,進行推演分析,基本確定單頻攝動變化的運動過程及其運動公式。具體公式如下所示:

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以上所描述的秤臺平面單頻振動變形,獲得理論上釋解和演變形態的詮釋。

對于單頻變化振動曲面,四周邊界有四個鉸支點;不論是 x 方向的向上翅曲和 y 方向的向下撓曲,單頻振動的半波三種組合振型,都是沿對稱軸線扭轉振動,一個半波向上,而另一個半波向下,對稱與反對稱總是沿著軸線分界;而且變形與內力關系是相互協同應變的。隨著荷載量不同,振動體系相互正交位移,在曲面對稱軸線上,形成一條位移等于零的反彎線;一半作為一個鉸支固定,另一半作為鉸支振動。當振動位移最大時,變形速度等于零;當變形速度最大時,位移等于零的變化過程,是有其規律性;如此確定彈性體系基本單頻振型的變化活動,是滿足位移邊界條件的,均布荷載的矩形秤臺面上的集中力,引起彈性曲面形變,不論對稱向上翅曲和向下撓曲的振型,是單頻矩形三種撓性振型,如圖 1 所示

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以上闡述了秤臺曲面振型,呈現出相互正交曲面在矩形對稱軸線上,分為對稱和反對稱曲面振動,從理論上對均布荷載和偏心荷載、側偏荷載的單頻振型進行深入探討,已取得新的理論認知;并親歷在基層一線崗位上,踐行工程師的職責,積極發揮出科技生產力的作用,釋放出應有的技術技能。

三、利用實驗方法驗證汽車衡重力重現值 F 的影響效應 ρoρw

液態烴裝卸場站,沒有對秤臺面振動進行過鑒定,本公司檢測中心也未曾對計量車用汽車衡做過專項振形測定。現有工作情況,可利用簡便易行的方式,對過磅稱重過程,進行振動觀測分析,確定其振動變化影響重力重現值 F 的效應

(一) 實驗目的:驗證不同密度介質和重力場的浮力影響。

(二) 實驗原理:利用沖擊慣性變化,對空氣密度上浮力 ρo 和秤載介質質量密度 ρw 響應變化。

(三) 實驗工具:磁性圓環 φ50mm/φ25mm、銅螺桿 4.4634g、準橢球形鵝卵石 8.5877g,薄鐵片90×90×0.9、純凈水一瓶,碳素筆一只,記錄紙一本,AE200 型稱重天平一臺

(四) 實驗方法:初次試驗采用圓球,監測振動變化,振動頻率大于十多次,振動狀態不穩,最后選用銅螺桿和準橢球形鵝卵石重復驗證。在

稱重汽車衡端面,用兩塊 φ50mmφ25mm 磁性圓環對稱吸合在一起,構成一個 φ50mmφ25mm磁性圓環體,吸附于秤臺面的端頭部下,通過環體底下吸附薄鐵片作為筒體底部;將銅螺桿、準橢球形鵝卵石分別放置其中;通過車輛重載沖擊慣性,帶動筒體內球體作反復振動,并統計振動頻率大小,判斷不同車載介質密度的上浮力 ρo,以及在沖擊慣性作用下不同介質密度 ρw 的響應變化,觀察其影響效應。實驗組合方法圖如圖 2 所示

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不同密度 ρo 浮力對稱重介質影響效應,可在筒體內加入浮力大的水,代替空氣或加入機油觀察浮力介質密度 ρo 影響稱重效應的變化反應,確定響應趨勢。

(五) 實驗結果:分別通過實際現場實驗觀察,由當天的 51 次過磅稱重,而統計出的沖擊振動響應變化記錄數據,記載下試驗觀測記錄。記錄數據如表 1 所示

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從記錄數據結果中可以看出;重量越大振動頻率越高,重量越輕振動頻率越低,沖擊對荷載介質密度有影響效果;而浮力對稱重介質也有明顯影響應效果;浮力越大,振動頻率越高,反之亦然。試驗觀測是以銅螺桿為單擺對象,螺帽相當于擺錘,螺桿端部相當鉸接點,運動以鉸接點為中心,呈扇形擺動,觀察其動態響應;而準橢球形鵝卵石觀測方法與銅螺桿基本相同,只是在環形磁鐵上,增設一個矩形方舟,放置準橢球形鵝卵石觀測。通過現場實驗數據與理論分析相符合,并獲得有效的驗證結論。

實驗過程中只考量橫向慣性力,質量集中于擺錘上,實驗體系受到正向力時,擺動頻率變化較小,實驗體系受到反向力時,擺動變化頻率增大;當正向力趨近于臨界慣性值時,試驗的磁環體系處于不穩定平衡狀態。當慣性于零時,磁環上擺動獲得最大動能;當環形磁鐵上的試件擺動頻率等于零時,磁鐵上試件運動速度等于零時,擺錘運動回到初始位置,試件釋放動能獲得最大勢能,處于穩定位置。這一體系的試驗受力由不動到擺動過程中所做功,與相應變化釋放出的頻率動能之和,等于臨界慣性力在失穩過程所做功。試驗過程擺動頻率與受力失穩轉化過程中所做功耗,確實受到臨界慣性力的直接影響,對重現力值 F 作用確實產生效應影響

描述重現力值表達式:

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本式摘自于 《裝卸車間汽車動態汽車衡凍害改造措施》 中。

理論與試驗動態響應過程,明顯驗證出其結果,從而鑒證重現力值 F 公式中的影響效應的正確性;是使用汽車衡不容忽視的影響問題。以上通過客觀試驗,對擺動現象做出全面性的闡述,為精確校正計量值,提供科學理論依據,積極促進計量汽車衡的優化使用,作出賦有成效的驗證,共同探討一道分享,創造安全使用,精確計量,綠色和諧的新境界,具有一定的現實意義。

垂直振動頻率試驗觀測,應在固體貨物過磅稱重時,才會感受到明顯攝振變化,特別是那些大型整裝設備設施,偏心荷載或側偏荷載過重,產生攝振最為強烈顯著。試驗觀測過程的稱重介質均為氣體和液體罐車,未有觀測到集中力作用下的偏載,所引起彈性曲面對稱向上翅曲和向下撓曲的振型,偏載過程單頻曲面振型試驗觀測的半波形態未能實現。在裝卸車間親歷過秤臺面不尋常的攝振現象,需要等待時機,驗證垂直振動的試驗觀測,再現偏心荷載扭轉對稱的單頻振動,得需耐心地親力親為的期待。在沖擊振動響應變化記錄中,垂直振動頻率項出現空白,振動響應變化數據無從獲得,因操作環境條件不具備,到此為止加以說明。

四、注意事項

單擺測試檢驗是在重載過磅稱重臺上進行,稍有不慎會出現意外人身傷害,必須加強安全意識防范,不能掉以輕心,應積極做好安全試驗全程。

1 測試過程的實驗檢驗必須是重載過磅稱重。空載車輛不計入檢測范圍之內,重點監測重載車輛最后一軸,作為測試標準。

2 裝置檢修之后,處理報廢鋼材時,對載有廢鋼材運輸車不做檢測過程檢驗:防止捆扎好的零散機件墜落、砸人的意外事故。

3 遇到重載有強腐蝕性介質時,注意放泄閥是否有外泄滴落,一旦發現應用水及時沖洗,稀釋強腐蝕性介質,保護好秤臺面不受腐蝕危害

4 振動試驗檢測時,必須由兩名人員在現場,一名檢測,一名看護,防止近距離車輛撞人,避免出現傷人意外

5 測試進程中,注意過往車輛運行,發現有超量過載能力時,終止測試檢驗

6 遇上刮風揚塵天氣,不進行試驗檢測,避免砂礫、塵磧阻障單板運動,影響試驗精準程度,是試驗過程必須考量的問題。

以上就測試過程,可能遇到的情況,進行提示說明,期望在整個試驗中,引以為戒;不出現意外傷害。

五、結束語

在工作過程中積極利用現有的理論知識,探索未知現象,獲取新的認知,掌握單頻振動變化規律,對計量汽車衡維護保養和正確使用,提供可靠的理論依據,促進計量器具的使用性,優化考量汽車衡的沖擊慣性,合理地保障使用安全,以獲得科學、有效、準確的計量值,是值得積極倡導的議題。深化開發計量汽車衡的技術技能,需要探索新的思路,促進基層的計量工作不斷發展,強化人本管理理念,共享新的成果,服務于液態烴裝卸場站崗位,服務于計量事業。

 


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